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微量氧分析儀的測定方法有哪幾種(一)

發(fā)布日期:2025-05-28        訪問次數(shù):265

微量氧分析儀的測定方法主要基于不同的物理或化學(xué)原理,常見的有以下 5 種核心方法,每種方法的技術(shù)特點(diǎn)和適用場景差異顯著。以下是詳細(xì)解析:

一、電化學(xué)法

原理:利用氧氣在電化學(xué)電池中的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流,電流強(qiáng)度與氧濃度成正比。

典型技術(shù):原電池法(伽伐尼電池)、燃料電池法。

測量范圍:通常為 0~1000ppm(低氧環(huán)境),部分型號可擴(kuò)展至百分比級。

精度:±1~3% FS(滿量程),適合 ppm 級微量氧檢測。

特點(diǎn):

成本低、便攜性好,適合現(xiàn)場快速檢測;

傳感器壽命有限(通常 1~3 年),需定期更換;

對氣體流速、溫度敏感,需恒溫處理。

應(yīng)用場景:電力行業(yè)(如 SF?氣體中氧含量檢測)、食品包裝(惰性氣體中殘氧分析)、實(shí)驗(yàn)室氣體純度驗(yàn)證。

二、氧化鋯法

原理:基于氧化鋯固體電解質(zhì)在高溫下的氧濃差電勢特性(能斯特方程),通過測量電勢差計(jì)算氧濃度。

典型技術(shù):高溫氧化鋯法(工作溫度 600~850℃)。

測量范圍:0~100%(從微量到常量氧均可測)。

精度:±1~2% FS,適合中高濃度氧檢測。

特點(diǎn):

無需耗材,壽命長(可達(dá) 5 年以上);

響應(yīng)快(<10 秒),但需預(yù)熱至高溫(通常 30 分鐘);

對氣體中的粉塵、腐蝕性成分敏感,需預(yù)處理。

應(yīng)用場景:冶金行業(yè)(高爐煤氣、熱處理爐氧含量監(jiān)控)、陶瓷燒制(窯爐氣氛控制)、環(huán)保領(lǐng)域(燃燒效率優(yōu)化)。

三、順磁法

原理:利用氧氣的順磁性(比 N?、CO?等氣體高數(shù)十倍),通過不均勻磁場中氧分子對敏感元件的推動作用檢測濃度。

典型技術(shù):磁壓式、磁機(jī)械式(如啞鈴式傳感器)。

測量范圍:0~100%(主要用于常量氧或高濃度氧,如 21% 左右的空氣氧含量)。

精度:±0.5~1% FS,適合高精度常量檢測。

特點(diǎn):

響應(yīng)極快(<5 秒),可實(shí)時連續(xù)監(jiān)測;

不受氣體化學(xué)性質(zhì)干擾,但受壓力、流速波動影響大;

結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。

應(yīng)用場景:空分設(shè)備(氧氣純度監(jiān)測)、生物發(fā)酵(反應(yīng)罐氧含量控制)、化工流程(氧化反應(yīng)監(jiān)控)。

四、激光光譜法(TDLAS)

原理:基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù),利用氧氣在特定波長(如 760nm)的光吸收特性,通過朗伯 - 比爾定律計(jì)算濃度。

典型技術(shù):TDLAS(可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜)。

測量范圍:0~1000ppm(部分型號可至百分比級)。

精度:±0.5~1% FS,最高精度級別。

特點(diǎn):

高選擇性(僅對氧氣響應(yīng),不受 CO、H?等背景氣體干擾);

免維護(hù)、耐惡劣環(huán)境(高溫、高壓、高粉塵);

成本高,需專業(yè)調(diào)試。

應(yīng)用場景:半導(dǎo)體制造(高純氣體中微量氧檢測)、航空航天(燃料系統(tǒng)氧含量監(jiān)控)、深冷行業(yè)(液氧純度分析)。


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